NaturDiesel : Examen de l’Huile de Chanvre en ce qui concerne son aptitude comme carburant pour les moteurs a l’huile végétale.

Motivation, résumé et perspective

Nova-Institut GmbH, Hürth & Technologie- und Förderzentrum (TFZ), Straubing

Auteurs de cette version abrégée : Dipl.-Phys. Michael Carus, Dipl.-Géogr. Thomas Breuer, Dipl. –Ing. Agr. Florian Gerlach

Client : Hanf-Info – Chanvre-Info, Suisse

Août 2007

1 Motivation

Depuis la redécouverte de la plante utile, le chanvre et ses matières premières de haute qualité, les fibres, sa chènevotte et la semence pour l’huile alimantaire, il a été souvent discuté si l’huile de chanvre pouvait aussi trouver une utilisation comme carburant.

Actuellement le Chènevis, (semences de chanvre de haute qualité) et l’huile vierge de cela avec une part exceptionnellement haute en acides gras multiples insaturé (75-80 pour cent) sont surtout utilisés en temps que nourriture et pour les soins corporel et aussi comme nourriture d’animal pour les oiseaux et pour les poissons. A cause de la production relativement petite de l’huile de chanvre et du coût de la production, il est aussi difficile de trouver des déboucher dans d’autres domaines (huile vierge de qualité d’alimentaire coûte environ 7 €/l).

Néanmoins, la question de l’étude fait " examen de l’huile de chanvre en ce qui concerne son aptitude comme carburant pour les moteurs a l’huile végétale " est sensé, ceci pour les raison qui suivent :

■ Les exigences de qualité envers les huiles pour des domaines alimentaire et des produits de soins de la peau sont très hautes et elles ne peuvent pas être remplies par toutes les charges. Pour des charges inférieures, une utilisation comme carburant pourrait vraiment être intéressante pour ces raisons.

■ Des planifications existent actuellement de culture de chanvre sur des grandes surfaces de par ex. 15.000 ha pour l’industrie de panneaux de particules. Si l’on récolté aussi la semence on double l’utilisation de la récolte, il serrait difficile de commercialiser les quantités produit dans les segments précédents du marché et des utilisations alternatives sont souhaité.

■ Le comportement au froid du carburant de colza utilisé principalement en ce moment pourrait éventuellement être amélioré par un mélange avec l’huile de chanvre.

■ De plus jusqu’à présent, mondialement il n’y a pas d’étude scientifique qui a examiné l’huile de chanvre sur son aptitude technique et économique comme carburant végétal.

La présente étude voudrait combler cette lacune et répondre en détaille aux questions mentionnées.

En Allemagne, l’utilisation d’huiles végétales comme carburant a particulièrement progressé. Ce développement fut motivé, du fait de l’utilisation d’huiles végétales comme carburant peut apporter sa contribution à la protection au climat, au sol et des eaux. La création ou une augmentation de valeur ajoutée dans l’agriculture par le traitement et par la vente des produits ennoblis dans les régions peut aussi être effectuée.

Les recherches et les développements des huiles végétales, se sont concentrés très consciemment sur le colza qui est le plus répandu en Allemagne.Au cours des dernières années beaucoup d’expériences positives, pouvait être réaliséela desu surtout dans le sud de l’Allemagne. Une norme industriel DIN-propos pour le carburant a base de colza a été élabore (DIN V 51605) et adopté. Des entreprises, qui équipent les moteurs diesel pour l’utilisation d’huile végétale s’orientent vers cette norme. Pour l’exploitation des blocs centrales chauffage et électriques (BHKW), des d’expériences avec de l’huile de palmier et de soja sont disponibles.

Par contre, d’autres huiles végétales comme celle du chanvre ont été utilisé que exceptionnellement. Pour cette raison l’appréciation de leurs aptitudes s’oriente inévitablement à l’huile de colza. Ils doivent faire leurs preuves à l’utilisation comme carburant dans des moteurs, adaptées pour l’huile de colza selon la DIN-proposé (DIN V 51605). Comme ca, les potentielles ne sont certainement pas tous épuisés. Il est peu réaliste de supposer qu’un constructeur développe ces prochaines temps un moteur spécialement pour, par ex. l’huile de chanvre.

L’huile de chanvre est physiologiquement avec son spectre large d’acide gras très précieuse en alimentation et en principe beaucoup trop précieux à brûler. Sa composition le fait réceptive pour l’oxydation et avec cela ce n’est surement pas le carburant souhaité des développeurs de moteur. Il est d’autant plus important d’analyser son aptitude comme carburant impartialement sous des points de vue techniques et économiques.

Dans le chapitre suivant, vous trouvez d’abord un résumé de la partie technique de l’analyse et ensuite la version abrégée de l’analyse économique. La première part fut effectué part le " centre de technologie et de développement " (TFZ) a Straubing (Bavière), une institution reconnue depuis de nombreuses années et compétent dans ce domaine, ceux-ci s’ont impliqués dans le développement de la norme DIN (DIN V 51605). L’analyse économique a été effectué part l’institut Nova a Hürth (D), qui a effectué au cours des dix dernières années une multitude d’analyses économique de matériaux a base de matière-premier renouvelable .

2 Aptitude technique de l’Huile de chanvre comme carburant pour les moteurs adapté a l’huile végétal

Dans l’analyse technique, trois échantillons d’huile de différents manière de production et de traitement divergent (pressés à froid, pressés a chaude, raffinés) été vérifié concernent leurs caractères en rapport avec le carburant et examinées sur le respect des exigences selon la norme DIN pour les carburant de colza . Les échantillons d’huile de chanvre examinés pouvaient respecter les valeurs limites pour le carburant de colza, par rapport à la densité, viscosité kinematic, chiffre cetan, valeur en calories, teneur en soufre et pourcentage d’humidité. Les petites différences des indices furent constatées par rapport avec le carburant au colza qui cependant, n’est pas gênant à l’utilisation d’Huile de chanvre comme carburant.

Les paramètres problématique, résidus de coke, chiffre de iode et stabilité de l’oxydation se manifestaient. Ici aucun des échantillons de l’huile de chanvre n’atteint l’exigence de la norme DIN V 51605.

Surtout la valeur presque doublée du standard résidu de coke indique une tendance plus haute de carbonisation et elle aura des conséquences négatives sur le fonctionnement moteur. Des dépôts dans la chambre de combustion, aux injecteurs et aux soupapes sont la conséquence et ils demandent des charges d’entretien augmentés et font une dégradation de l’image d’émission. Ils peuvent nuire à exploitation du moteur.

La stabilité d’oxydation plus courte des échantillons d’huile de chanvre s’explique d’une grande partie avec un nombre plus important d’iode et le contenu important d’acides gras multiple insaturé, fixé génétiquement à cette huile. Une courte stabilité a l’oxydation cause une stabilité d’entrepôt plus courte et elle mène plus rapidement au vieillissement de l’huile végétale qui peut par la suite causer des dépôts dans le système du carburant, aux injecteurs, des dépôts dans la chambre de combustion et un épuisement plus rapide de l’huile de moteur . Des conditions de stockage fraîches et sombres est en général nécessaire pour tout huiles végétales, mais particulièrement pour l’huile de chanvre.

Les aptitudes préjudiciables en référence au dépôt de coke et à la stabilité de l’oxydation pourraient peut-être améliorées par l’utilisation d’additifs de carburant. Toutefois, il est à considérer qu’il n’y a encore en ce moment à peine des expériences à cela pour le carburant à l’huile végétale. L’utilisation de produits d’additif disponible sur le marché est très risquée si part avant des examens de laboratoire et des essais systématiques n’ont pas fournir une preuve de l’efficacité ainsi qu’un rapport sans risque technique et écologique.

Face a l’huile de colza la composition d’acide gras différente de l’huile de chanvre, donne un meilleur comportement au froid et de cela résult une meilleure capacité de couler (20 % plus faible viscosité kinématic de l’huile de chanvre à 40 degrés Celsius).

Une comparaison des échantillons d’huile de chanvre examinée montre en partie des différences clairs aux différents paramètre du carburant. L’échantillon " Huile de chanvre raffiné " remplisse 12, l’échantillon " Huile de chanvre pressé à froid " 8 et l’ échantillon " Huile de chanvre pressé a chaud " seulement 6 des 15-paramètre a observer selon DIN V 51605. L’essai "Huile de chanvre raffiné" emmena alors les meilleures qualités comparatives.

Bilan : On peut constater le fait, que l’huile de chanvre comme carburant du point de vue technique en raison des paramètres préjudiciables mentionnés, peut être utilisé qu’avec le risque de perturbation du moteur et un comportement modifie de l’émission dans les moteurs pour huiles végétales qui sont disponibles en ce moment. Toutefois, il existe la possibilité, à travers certaines mesures, comme l’optimisation du procédé de production ou un ajout d’additive ultérieure, d’améliorer les qualités en rapport avec le carburant. En outre, il se peut qu’ à travers l’utilisation de moteurs spéciaux ou à travers l’adaptation des moteurs diesel aux exigences spécifiques du carburant de chanvre, qu’a l’avenir aussi l’utilisation pur de l’huile de chanvre comme carburant peut présenter une alternative. Pour cella des recherches considérables et plus étendues, concernant le comportement motrice et des émissions de l’huile de chanvre sur des moteurs diesel adaptés pour l’huile végétale doivent cependant être nécessaires.

En ce moment, il y a encore peu d’expériences avec l’huile de chanvre comme carburant. Les moteurs ne sont jusqu’à présent que optimisés pour l’utilisation de carburant a base de colza dans l’actions mobiles et les installations stationnaires parfois aussi pour l’huile de palme et de soja . Si l’huile de chanvre est utilisé dans les moteurs convenables pour l’huile végétale, il n’y a pas seulement les problèmes techniques mais surtout aussi des droits de garantie et de leurs prestations est probable.

Mélanges huile de colza et de chanvre

Pour contrôler la possibilité d’une amélioration de la stabilité au vieillissement de l’huile de chanvre à travers d’un mélange d’huile de colza ou de l’amélioration du comportement au froid de l’huile de colza à travers un mélange d’huile de chanvre, faisant sujet d’autres examens ou des parts définies de carburant a base d’huile de colza furent ajoutées à l’huile de chanvre et les mélanges analysés.

Il se manifeste, qu’à partir d’un ajout de 80% d’huile de colza mélangé à l’huile de chanvre les valeurs limites de la stabilité d’oxydation selon la norme DIN pouvant être observée et respectée . Toutefois, les huiles de colza et de chanvre de haute qualité doivent être utilisées pour cela. Le comportement au froid et la capacité de couler de l’huile de colza s’améliore en même temps à travers l’ajout d’Huile de chanvre en particulier avec l’utilisation de l’huile de chanvre raffinée. Des recherches plus larges au sujet des caractéristiques de tels mélanges et des examens dans les ateliers motrice sont cependant indispensables avant que l’aptitude technique d’un tel mélange comme carburant pour des moteurs convenables pour l’huile végétale ne puisse être constatée et assurée le cas échéant.

Bilan : Un mélange de l’huile de chanvre et de colza avec une part de l’huile de chanvre jusqu’à 20 % pourrait offrir une perspective couronnée de succès à une exploitation de moteurs diesel convenables pour l’huile végétale. Avant une réalisation pratique, cependant des examens toujours considérables sont à effectuer en rapport avec les moteurs et le carburant.

3 Aptitude économique de l’huile de chanvre comme carburant

L’analyse économique montre que l’Huile de chanvre est bien plus chère même dans la variante la plus favorable que l’huile de colza en cas de prix de semence de colza élevés.

La technique de pressage pour l’huile de chanvre n’en est pas différente pour l’huile de colza. La valorisation optimale du produit supplémentaire les tourteaux de pressage représente un facteur essentiel dans le calcul du prix des deux huiles, elle est cependant à peine différente pour du chanvre et du colza. Le prix pour l’huile de chanvre des moulins a l’huile décentralisés est - à travers du degré de pressage qui est un peu moindre mais surtout à travers du prix du chènevis et la quantité inferieure en huile de ses graines et - clairement supérieur a celui de l’huile de colza. Même si l’Huile de chanvre est pressée à chaud et a travers cela un rendement plus haut fut obtenu, il reste toujours plus cher que l’huile de colza.

Sous la condition actuel, la production en petite quantité d’huile de chanvre coûte au moins 2,34 €/l (avec une bonne valorisation des tourteaux de pressage), ce qui exclut une utilisation comme carburant. Avec des cultures étendue et pressage a chaud, le prix minimum de l’huile de chanvre pourrait passer à 0,91 €/l.

Les prix minimums de l’huile de colza est situés dans les trois scénarios examinés entre 0,58 et 0,78€/l et ainsi clairement plus favorable.

Les chiffres mentionnés dépendent surtout du prix de la semence (il y a des fluctuations considérables chez le colza), la teneure en huile (dépendant en priorité de la sorte) et de la valorisation des tourteaux de pressage (fortes différances régionales). Ce dernière peut influencer fortement le prix minimum pour du chanvre et l’huile de colza dans les régions.

Il se manifeste, que les variétés de chanvre en ce moment disponible pour la production de carburant présente aucune alternative économique au colza. Seulement si le rendement au chanvre en semence par hectare (d’aujourd’hui environ 1 t/ha pour 3 jusqu’à 4 t/ha) et qu’en même temps la teneur en huile des semences augmentées (plus de 40 %), à travers les méthodes de culture modernes et de sélections nouvelles on peut changer un peu cette déclaration. Aujourd’hui il est encore complètement ouvert, quel potentiel possède le chanvre vraiment comme plante oléagineux.

A l’exception de premières activités au Canada, aucun important développement n’est mondialement reconnu dans le domaine du rendement en huile de chanvre. Par rapport à l’utilisation comme carburant d’huile végétale, ceci signifie pour le chanvre actuellement que seul les charges qui sont qualitativement inférieure et qui ne peuvent pas être commercialisées d’un prix plus élevé dans les domaines alimentaire, des soins des peaux ou de la nourriture d’animal ne peuvent économique prise en considération pour la production de carburant. Une autre possibilité existerait, si le chanvre serait cultivé a grand échelle pour des fibres et du chènevotte (15.000 ha par ex. pour l’industrie de panneaux aggloméré) et que les semences qui se produisent dans l’utilisation multiple de la récolte ne pourrait quantitativement plus être reprise par les marchés habituells. Si dans le cas de l’usage multiple les dépenses de surcroit de travail se calculaient aussi en cas de petits prix de semence (sur le niveau du colza), la production de carburant à l’huile de chanvre serait une autre possibilité d’utilisation économique des chènevis. Si ceux-ci donnent de la rentabilité, on devrait toutefois faire passer a l’examen d’autres enquêtes.

4 Perspective

L’huile de chanvre comme carburant végétale pourra jouer à l’avenir un rôle important que si d’un côté des moteurs furent mis au point pour l’utilisation de l’huile de chanvre, ou ils furent modifiés spécialement.D’un autre côté des espèces de chanvre qui disposent d’un rendements par hectare en semence bien plus hauts ainsi que un teneur en huile améliorées furent cultivées. Les deux ne seront pas le cas dans un avenir proche.

Du point de vue actuel, le recours à de l’Huile de chanvre comme carburant végétale restera limité à des niches et à des cas exceptionnels. Du point de vue économique de tels cas particuliers seraient une qualité inférieure ou de grandes quantités de semences de production de multiple usage avec des fibres de chanvre, qui ne peuvent suffire aux exigences dans les domaines de haute qualité des aliments, soins de la peau et fourrage pour animaux.

Du point de vue technique, il se propose actuellement surtout d’utiliser l’huile de chanvre comme mélange pour l’huile de colza. Si au maximum 20 % d’huile de chanvre raffiné sont ajoutés à de la bonne huile de colza, on peut respectée la valeur problématique de la stabilité d’oxydation selon la norme V DINe 51605. En même temps le comportement au froid et la capacité de couler s’améliorent à travers le mélange avec l’Huile de chanvre. Avant une réalisation pratique, des examens motrice considérables et en rapport avec le carburant sont cependant toujours à effectuer.

Sources : • Emberger, P, Thuneke, K., Haas, R., Remmele, E. (TFZ) (2007) : Contrôle d’Huile de chanvre en ce qui concerne son aptitude pour des moteurs convenables pour l’huile végétale comme carburant (analyse technique). Straubing, avril 2007

• Carus, M., Breuer, T., Ortmann, S. (institut de nouveauté), (2007) : Examen d’Huile de chanvre sur son aptitude comme carburant Pflanzenöl (analyse économique). Hürth août 2007.

Des fichiers des études mentionnées peuvent être téléchargés gratuitement sur :

•European Industrial Hemp Association (EIHA) : www.eiha.org-> Studies

• Nova-Institut GmbH : www.nova-institut.de/nr -> Nova-Publikationen & Shop